王 利 軍

(朔黃鐵路發(fā)展有限責(zé)任公司，山西 原平 034100)

朔黃鐵路西起山西省神池縣神池南站，東至河北省滄州市渤海新區(qū)黃驊港站，為國家Ⅰ級、雙線、電氣化重載鐵路[1]，沿線主要經(jīng)過剝蝕低中山地貌單元，溝谷深切。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造多樣。另外季節(jié)溫差、晝夜溫差大，在季節(jié)性強降水和自然風(fēng)化作用下，沿線護(hù)坡溜塌等病害頻發(fā)，尤其上部為濕陷性黃土，下部為基巖的巖土二元體邊坡尤為嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了朔黃鐵路安全運營。

本文通過對朔黃鐵路下行K32+620～K32+666高路塹護(hù)坡的調(diào)查，結(jié)合本區(qū)段邊坡病害共性分析影響邊坡病害發(fā)展的因素，提出了針對本區(qū)段內(nèi)邊坡的工程加固措施。這對巖土二元類高路塹邊坡的治理有一定的借鑒意義。

1 工程概況

1.1 既有護(hù)坡概況

朔黃鐵路K32+570～K32+761段下行側(cè)為深路塹邊坡，塹坡2級～3級，設(shè)置漿砌片石護(hù)墻及重力式抗滑擋墻防護(hù)。依據(jù)竣工資料，K32+631.2～K32+641.2段在施工期間出現(xiàn)滑坡，因此在K32+610～K32+655段一級平臺設(shè)置抗滑擋墻，其余地段設(shè)漿砌片石護(hù)墻。

病害概況：K32+630～K32+640段右側(cè)坡面發(fā)生溜塌病害，導(dǎo)致二級邊坡的抗滑擋墻上部漿砌片石護(hù)墻溜塌，沖毀二級平臺被動防護(hù)網(wǎng)并跌落至一級塹坡頂，如圖1所示。

1.2 地形地貌

本區(qū)屬呂梁山脈中山區(qū)，山勢陡峭，鐵路工程位于山體斜坡下方，病害處為斜坡凹槽區(qū)。

1.3 氣象特征

擬建場地屬半干旱大陸性氣候，四季分明，季風(fēng)氣候顯著。最低月平均氣溫為1月-7.7 ℃，最高月平均氣溫為7月23.3 ℃，年平均氣溫9.0 ℃，年均降水量約500 mm。場地巖土最大季節(jié)性凍結(jié)深度1.3 m。

1.4 地層巖性

③泥巖夾砂巖(P2)：下伏于塊石土，局部出露于地表，棕紅色，泥質(zhì)膠結(jié)，基巖強風(fēng)化，屬Ⅳ級軟石。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù)

1)地質(zhì)構(gòu)造。

工程影響范圍內(nèi)巖層呈單斜構(gòu)造，產(chǎn)狀穩(wěn)定，未見明顯斷裂構(gòu)造形跡。

2)地震動參數(shù)。

根據(jù)國家地震局GB 18306—2015中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖，地震動峰值加速度為0.20g(相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度8度)，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.40 s。

1.6 水文地質(zhì)條件

地下水主要為基巖裂隙水，賦存于基巖節(jié)理裂隙中，受大氣降水及側(cè)向補給，側(cè)向排泄，水量及水位變化較大。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)無化學(xué)侵蝕性，碳化環(huán)境作用等級為T2。

1.7 不良地質(zhì)及特殊巖土

1)不良地質(zhì)。本段不良地質(zhì)主要為淺表層溜塌。K32+631.2～K32+641.2段在施工期間出現(xiàn)滑坡，后設(shè)置抗滑擋墻，擋墻后為稍密的砂質(zhì)黃土及塊石土，地表為斜坡凹槽，在強降雨條件下K32+630～K32+640段擋墻上部砂質(zhì)黃土及塊石土失穩(wěn)發(fā)生溜塌越頂，推倒擋墻頂部漿砌片石護(hù)坡堆積于一級平臺，溜塌總體積約10 m3。

2)特殊巖土。特殊巖土為第四系上更新統(tǒng)坡洪積砂質(zhì)黃土，具有Ⅲ級自重濕陷性。

2 病害特征及成因機理分析

2.1 病害特征

K32+630～K32+640段擋墻上部砂質(zhì)黃土及塊石土失穩(wěn)發(fā)生溜塌越頂，并推倒擋墻頂部漿砌片石護(hù)坡堆積于一級平臺，溜塌總體積約10 m3。

2.2 病害成因機理分析

引發(fā)本處災(zāi)害的因素眾多，經(jīng)調(diào)查分析主要有以下幾個方面：

1)外部因素。

a.水的因素：本地區(qū)多年平均降水量約500 mm，降水主要集中在6月～9月的雨季，該溜塌病害的發(fā)生時間與雨期亦較為吻合；表層砂質(zhì)黃土、塊石土、基巖風(fēng)化層易于蓄積并保持水分；地表水的下滲增加了土體自重、增大了土體主動土壓力，同時地下水沿斜坡的滲流既使土體受到長期向下的滲透力也降低了土體抗剪強度，以上因素均為溜塌發(fā)生的有利條件，也極大提高了支擋防護(hù)工程所承受的水平推力；另外地下水的作用也降低了巖石強度、加速了巖石的風(fēng)化從而降低了土層與巖石接觸面的摩擦系數(shù)，最終促使災(zāi)害的發(fā)生。

b.工程因素：鐵路工程的修建，導(dǎo)致坡體應(yīng)力重分布，破壞了原始山坡本就脆弱的平衡狀態(tài)，極易發(fā)生斜坡變形破壞，基巖順層地段更為強烈，同時列車行駛引起的震動也為邊坡穩(wěn)定帶來長期的不利影響。工程因素也是引起災(zāi)害發(fā)生不可忽略的重要因素。

2)內(nèi)部因素。

a.地形因素：災(zāi)害地段自然坡度平均約為45°，局部達(dá)到50°～60°，陡峭的邊坡為溜坍、滑坡等斜坡變形類地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生提供了有利的地形條件。

b.地層因素：本段地層上覆的砂質(zhì)黃土、塊石土，具有土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育的特性，且利于地表水下滲，下伏泥巖夾砂巖，此為典型的土石二元結(jié)構(gòu)，且該分界面為大角度傾斜狀，在二元結(jié)構(gòu)的接觸面相對隔水，形成軟弱滲水帶及儲水帶，加之泥巖夾砂巖受構(gòu)造影響節(jié)理裂隙發(fā)育、風(fēng)化嚴(yán)重，風(fēng)化破碎后的泥巖變成了良好的“潤滑劑”，加之水的作用，形成了二元體間潛在的滑帶，是災(zāi)害形成的主要因素。

c.地質(zhì)構(gòu)造因素：本區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，地質(zhì)構(gòu)造促使了巖體節(jié)理裂隙的發(fā)生發(fā)展，加劇了巖石的風(fēng)化，降低了土石分界面處的摩擦力，成為災(zāi)害發(fā)生的因素之一。

3 邊坡穩(wěn)定性評價

通過對邊坡病害的分析，以主滑動面為代表性斷面采用傳遞系數(shù)法對坡體在不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行計算，計算參數(shù)及結(jié)果如表1，表2所示。

表1 滑帶土物理力學(xué)參數(shù)

表2 各工況穩(wěn)定系數(shù)計算表

根據(jù)上述計算結(jié)果及文獻(xiàn)[2]中表12“滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分”：坡體在自重工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，該處護(hù)坡在自重、暴雨及地震工況下均需進(jìn)行加固整治。

4 應(yīng)急搶險措施

K32+630～K32+640段右側(cè)坡面發(fā)生溜塌病害后，漿砌片石及部分土體沖毀二級平臺被動防護(hù)網(wǎng)并跌落至一級塹坡頂。為防止災(zāi)害進(jìn)一步加劇危害鐵路運營安全，現(xiàn)場搶險在溜塌位置鋪設(shè)防水苫布，防止雨水進(jìn)入坡體使坡體失穩(wěn)破壞；在一級平臺處設(shè)置被動防護(hù)網(wǎng)，坡腳處設(shè)置防護(hù)排架，防止拆除未溜塌部位護(hù)墻時土石方?jīng)_至線路(見圖2)。

5 加固方案

綜合病害特征及成因機理分析，朔黃鐵路下行K32+620～K32+666高路塹護(hù)坡溜塌病害主要由于連續(xù)的強降雨導(dǎo)致土體飽和失穩(wěn)。因此，研究該護(hù)坡溜塌病害治理對策，應(yīng)從治理坡體整體穩(wěn)定及疏通地表、地下水為重點進(jìn)行著手分析。

5.1 下滑力計算

根據(jù)表1中巖土物理力學(xué)參數(shù)及地震力的作用，采用傳遞系數(shù)法對該邊坡下滑力進(jìn)行計算，計算簡圖如圖3所示，剩余下滑力曲線如圖4所示。

經(jīng)計算，一級邊坡平臺處剩余下滑力為594.61 kN。

5.2 加固措施

根據(jù)病害情況及剩余下滑力計算，針對該溜塌病害特點，采用“樁板式擋土墻+護(hù)墻+截、排水+監(jiān)測”的綜合加固措施。

1)壓腳固腰措施。對該邊坡在一級平臺處設(shè)置一排樁板式擋土墻進(jìn)行固腳，在二級平臺以上進(jìn)行刷坡，新挖出三級邊坡及平臺，平臺均進(jìn)行封閉并設(shè)置截水溝，邊坡坡率采用1∶1，坡面采用混凝土護(hù)墻加固，代表性斷面見圖5。

2)排水措施。治坡先治水，消除了水對邊坡的影響對本次邊坡病害的治理有很大的意義。在本次治理措施中為防止后續(xù)由于水的因素對邊坡造成影響，采用素混凝土澆筑塹頂平臺及排水溝，在新建護(hù)墻平臺上增設(shè)截水溝。并在每級護(hù)墻下部設(shè)一排深層排水孔排出坡體內(nèi)積水，確保地表水能順坡體表面排走。

3)監(jiān)測措施。為監(jiān)測邊坡位移及檢測治理效果，在坡體上布置臨時監(jiān)測點及永久監(jiān)測點。

6 結(jié)語

朔黃鐵路下行K32+620～K32+666段高路塹護(hù)坡的整治是對處于動荷載作用下巖土二元類邊坡病害的綜合治理。通過對該邊坡病害的成因機理的分析及結(jié)合當(dāng)?shù)氐膮^(qū)域環(huán)境因素提出了針對這一類邊坡的治理措施可以得出以下幾點結(jié)論：

1)復(fù)雜的地質(zhì)條件加之汛期連續(xù)的強降雨導(dǎo)致該護(hù)坡發(fā)生溜塌病害。

2)采用“樁板式擋土墻+護(hù)墻+截、排水+監(jiān)測”的綜合加固措施，效果良好。